一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法技术

本发明专利技术公开一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，首先将前纵梁吸能缓冲区按照发动机舱总布置参数和前纵梁碰撞变形特点划分为3个功能区域，然后建立前纵梁吸能缓冲区的厚度分布参数化模型及其制造条件和几何约束条件的数学模型，通过改变参数化模型的几何参数，前纵梁吸能缓冲区可演化为不同厚度分布形式的变厚度结构，最后利用遗传算法优化该结构的几何参数，即可获得特定发动机前置车型的前纵梁吸能缓冲区的最优厚度分布形式。本发明专利技术建立的前纵梁吸能缓冲区参数化模型具有多种灵活变化的分布形式，为变厚度前纵梁吸能缓冲区的结构设计提供了有效的模型支撑，对前纵梁吸能缓冲区的厚度分布快速优化设计具有重要的指导意义。

Design method of thickness distribution of energy absorbing buffer for continuous variable thickness automobile front longitudinal beam

The invention discloses a continuous variable thickness automobile front energy absorption thickness distribution design method of buffer, first before the energy absorption buffer according to the parameters of the cabin layout and launch a longitudinal beam collision deformation characteristics is divided into 3 functional areas, and before the establishment of mathematical model of energy absorption buffer thickness distribution parameter model and manufacturing conditions and geometric constraints, through changing the geometry parameters of the parametric model, the energy absorption buffer can evolve into variable thickness structure with different thickness distribution, the optimized geometric parameters of the structure of the genetic algorithm, to obtain the specific front engine models before the optimal thickness distribution of energy absorption buffer the. The former energy absorption buffer parameterization model with different patterns of flexible change, provides a model of effective support for the structure design of variable thickness before the energy absorption buffer, the former energy absorption has an important guiding significance to the buffer thickness distribution rapid optimization design.

【技术实现步骤摘要】
一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法
本专利技术属于汽车前纵梁的结构设计领域，具体涉及一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法。
技术介绍
汽车前纵梁是整车正面碰撞最重要的吸能部件和传力结构，可以说前纵梁结构的设计好坏直接决定着整车正面碰撞安全性能。随着汽车轻量化和碰撞安全性法规的日趋严格，兼顾前纵梁的轻量化和耐撞性设计成为新的研究课题。面对前纵梁轻量化和耐撞性设计的双重压力，将激光拼焊(Tailorweldedblanks，TWB)或者连续变厚度轧制工艺(Tailor-RolledBlank，TRB)引入前纵梁的结构设计成为解决该问题的重要手段。中国专利(CN201347127)公开了一种采用激光拼焊方法制作而成的汽车前纵梁，包括纵梁前段、纵梁中段、纵梁后段，三者通过拼焊形式连成一个整体，该方法一定程度上解决了前纵梁在碰撞安全中的问题，但是也有明显的缺点，比如激光拼焊板焊缝性能突变及厚度阶梯跳跃突变等特性，导致焊缝区域的碰撞变形模式稳定性较差，并且由于TWB结构的焊缝硬度通常比母材高2～3倍、成形性差、零件制造成本随着焊缝数量的增加而增加，从而限制了TW本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将前纵梁吸能缓冲区按照发动机舱总布置条件和前纵梁碰撞变形特点划分为3个功能区域A、B、C；(2)建立前纵梁吸能缓冲区的厚度分布参数化模型；(3)建立前纵梁吸能缓冲区厚度分布参数化模型的制造条件和几何约束条件的数学模型；(4)通过改变厚度分布参数化模型的几何参数，前纵梁吸能缓冲区可以演化为具有不同厚度分布形式的变厚度结构；(5)利用遗传算法优化该结构的几何参数，获得前纵梁吸能缓冲区的最优厚度分布形式。

【技术特征摘要】
1.一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将前纵梁吸能缓冲区按照发动机舱总布置条件和前纵梁碰撞变形特点划分为3个功能区域A、B、C；(2)建立前纵梁吸能缓冲区的厚度分布参数化模型；(3)建立前纵梁吸能缓冲区厚度分布参数化模型的制造条件和几何约束条件的数学模型；(4)通过改变厚度分布参数化模型的几何参数，前纵梁吸能缓冲区可以演化为具有不同厚度分布形式的变厚度结构；(5)利用遗传算法优化该结构的几何参数，获得前纵梁吸能缓冲区的最优厚度分布形式。2.根据权利要求1所述的一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，所述功能区域A为前纵梁前端到散热器的区域，所述功能区域B为散热器到发动机前端的区域，所述功能区域C为发动机前端到发动机后端的区域。3.根据权利要求2所述的一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，所述功能区域A和功能区域B主要用于产生相对稳定的轴向压溃变形，为主要吸能区域，所述功能区域C与发动机的布置有关，主要用于传递碰撞载荷。4.根据权利要求1所述的一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，所述前纵梁吸能缓冲区的前端与防撞梁连接，发动机舱是由防撞梁、发罩、流水槽和防火墙依次包络而成的内部空间。5.根据权利要求1所述的一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，前纵梁吸能缓冲区的厚度分布参数化模型由等厚度区的厚度t1-t3、厚度过渡区的长度l1、l2和位置p1、p2七个几何参数构成，厚度分布参数化模型对应的厚度分布函数为：其中，t1表示功能区域A的等厚度区的厚度，位于前纵梁吸能缓冲区的前段位置；t2表示功能区域B的等厚度区的厚度，位于前纵梁吸能缓冲区的中间段位置；t3表示功能区域C的等厚度区的厚度，位于前纵梁吸能缓冲区的后段位置；ll表示功能区域A与功能区域B之间的厚度过渡区的长度；l2表示功能区域B与功能区域C之间的厚度过渡区的长度；pl表示ll的中点到前纵梁吸能缓冲区最前端的距离；p2表示l2的中点到前纵梁吸能缓冲区最前端的距离；x是位置变量，表示某一点到前纵梁吸能缓冲区最前端的距离；L是前纵梁吸能缓冲区的总长度。6.根据权利要求1所述的一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，前纵梁吸能缓冲区的厚度分布参数化模型应满足以下制造条件和几何约束条件：(a)过渡区的斜率必须在1:100之内，即相邻两个等厚区的厚度每相差1mm至少需要100mm长的过渡区；(b)前纵梁吸能缓冲区的最大厚度下压量应小于等于50％，即前纵梁吸能缓冲区的最大厚度与最小厚度的比值应小于等于2:1；(c)前纵梁吸能缓冲区的两个过渡区的长度之和应小于等于其总长度L；(d)相邻两个过渡区不能相交，并且过渡区必须分布在前纵梁吸能缓冲区的内部。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：段利斌，江浩斌，杜展鹏，唐斌，张埔，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32